DE1544005A1

DE1544005A1 - Process for drying gases with simultaneous removal of gaseous impurities

Info

Publication number: DE1544005A1
Application number: DE19661544005
Authority: DE
Inventors: Lenz Dr Arnold; Walter Rogler
Original assignee: Dynamit Nobel AG
Current assignee: Dynamit Nobel AG
Priority date: 1966-11-28
Filing date: 1966-11-28
Publication date: 1970-02-19

Description

Verfahren zur Trocknung von Gasen bei gleichzeitiger Entfernung der gasförmigen Verunreinigungen Es ist bekannt, die Trocknung von Gasen, wie z. B. Luft, Stickstoff und andere, mit Hilfe von gekörntem Atznatron oder Xtzkali durchzuführen. Man 192t hierzu zweckmäßig das feuchte Gas am unteren Ende des Trockenturmes eintreten und durch das Trockenmittel strömen. Diese Methode ist immer dann anwendbar, wenn sich das zu trocknende Gas nicht mit dem Trockenmittel umsetzt.Process for drying gases with simultaneous removal of the gaseous impurities It is known that the drying of gases, such as. B. Air, nitrogen and others, with the help of grained caustic soda or xtkali. For this purpose, it is expedient for the moist gas to enter at the lower end of the drying tower and flow through the desiccant. This method is always applicable when the gas to be dried does not react with the desiccant.

Die Wirksamkeit der Trocknung hängt von der Körnung des Alkalihydroxydes und von der Berührungszeit des zu trocknenden Gases mit dem Trockenmittel ab. Bei der Trocknung wird die Feuchtigkeit des Gases von dem ) Trockenmittel aufgenommen, wobei dieses allmählich aufgelöst wird.The effectiveness of the drying depends on the grain size of the alkali hydroxide and on the contact time of the gas to be dried with the desiccant. at During drying, the moisture in the gas is absorbed by the desiccant, gradually dissolving.

Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren zur Trocknung von Gasen mit Alkalihydroxyden, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Gase von unten durch einen Turm strömen läßt, dessen obere Zone mit gekörntem Alkalihydroxyd und dessen untere Zone mit FUllkörpern versehen ist, so daß das, gegebenenfalls zusätzlich angefeuchtete, Gas zunächst mit der aus der oberen Zone Uber die FUllkörper nach einiger Betriebszeit abtropfenden konzentrierten Alkalilauge in Berührung kommt.The invention now relates to a method for drying gases with alkali hydroxides, which is characterized in that the gases from below lets flow through a tower, the upper zone of which with granular alkali hydroxide and the lower zone of which is provided with fillers, so that, if necessary, additionally moistened, gas first with the off the upper zone about the Filler concentrated alkali in Touch comes.

Die Alkalilauge nimmt so lange die Feuchtigkeit des einströmenden Gases auf, bis der Wasserdampfdruck der Lauge mit dem des eintretenden Gases im Gleichgewicht eteht. Das Gas wird auf diese Weise von dem gröBten Teil seiner Feuchtigkeit befreit, bevor es mit dem gekörnten Alkalihydroxyd in der oberen Zone in BerUhrung kommt. Durch die FUllkörper der unteren Zone werden groBe Berührungsflächen zwischen der abtropfenden Lauge und dem Gas geschaffen, wodurch die Wirksamkeit der Trocknung erhöht und das Trocknungemittel besser als bisher ausgenutzt wird. Ein weiterer Vorteil ist, daB gleichzeitig mit der Vortrocknung die mit Alkalilaugen reagierenden Verunreinigungen, wie z. B. Coup, C12, HC1 oder S02, aus dem Gas entfernt werden. Diese Reinigung ist in vielen Fällen notwendig da stark verunreinigte Gase zu unlöslichen Salzabscheidungen im Trockenturm führen kUnnen. FUr den Fall, daB die Lauge infolge zu geringer Gasfeuchtigkeit oder zu geringer Verweilzeit des Gases in der unteren Zone zu konzentriert abläuft ~ das badeutet, daB zu wenig Wasser an die Lauge abgegeben wird-, muS das verunreinigte Gas vor Eintritt in den Turm angefeuchtet werden, indem man es durch Wasser leitet. Die Verunreinigungen werden sonst nicht quantitativ von der Lauge aufgenommen, da ihre Löslichkeit in der Lauge umso geringer ist, je konzentrierter sie ist. Einwandfreie Betriebebedingungen der Anlage liegen dann vor, wenn in der unteren Zone des Turmes die Lauge ohne Salzbildung an den Füllkorpern klar abläuft und das Gas vor Eintritt in die obere Zone ao weit vorgetrocknet ist, daB sein Taupunkt gleich dem Taupunkt der Gasphase ist, die mit der konzentrierten Lauge im Gleichgewicht steht.The alkaline solution absorbs the moisture of the inflowing for a long time Gas until the water vapor pressure of the lye matches that of the incoming gas in the Equilibrium arises. The gas is thus relieved of most of its moisture freed before it comes into contact with the granular alkali hydroxide in the upper zone comes. The fillers in the lower zone create large areas of contact between the dripping liquor and the gas created, increasing the effectiveness of drying increased and the drying agent is better utilized than before. Another The advantage is that, at the same time as the pre-drying, those that react with alkaline solutions Impurities such as B. Coup, C12, HC1 or S02, are removed from the gas. This purification is necessary in many cases as heavily contaminated gases become insoluble Salt deposits in the drying tower. In the event that the lye as a result Too little gas humidity or too little gas residence time in the lower one Zone runs too concentrated - this indicates that too little water is released into the lye the contaminated gas must be humidified before entering the tower by you run it through water. Otherwise the impurities will not be quantitative taken up by the lye, since its solubility in the lye is the lower, the more focused she is. The system is in perfect operating conditions if the In the lower zone of the tower, the lye runs off the filling bodies clearly without the formation of salt and the gas is well pre-dried before entering the upper zone that its dew point is equal to the dew point of the gas phase, which is in equilibrium with the concentrated alkali stands.

Das Verfahren gemäß der Erfindung sei anhand der folgenden schematischen Darstellung nocher beschrieben : Die obere Zone (1) des Trockenturmes ist mit gekörntem Alkalihydroxyd gefüllt, die untere Zone (2) mit FUllkörpern. Beide Zonen sind durch ein Drahtnetz (3) voneinander getrennt. Ein Teil der Feuchtigkeit des bei (4) eintretenden Gases wird von der aus der oberen Zone an den FUllkörpern abtropfenden Alkalilauge aufgenommen, der andere Teil von dem gekörnten Alkalihydroxyd in der oberen Zone, Das Gas verläßt bei (5) den Turm. Die verdunnte Lauge fließt am unteren Ende des Turmes (bei (6)) ab.The method according to the invention is illustrated by the following schematic Representation still described: The upper zone (1) of the drying tower is grained Alkali hydroxide filled, the lower zone (2) with fillers. Both zones are through a wire mesh (3) separated from each other. Part of the moisture of the entering at (4) The alkali solution dripping off the fillers from the upper zone is the gas added, the other part of the granular alkali hydroxide in the upper zone, The gas leaves the tower at (5). The diluted lye flows at the lower end of the Tower (at (6)).

Beispiel 1 : Ein Glasrohr von 1, 50 m Lange und 60 mm lichter Weite wird auf eine Lange von 90 cm mit 1 bis 2 cm großen KOH-Stücken und auf eine Länge von 60 cm mit Raschig-Ringen (10 x 10 mm) gefUllt. Die KOH-Stücke sind von den Raschig-Ringen durch ein Drahtnetz von 1 mm Maschenweite getrennt. Das zu trocknende Gas wird mit einem Taupunkt von +29° C, das entspricht einem Wassergehalt von 29 g/m3, am unteren Ende des Turmes in die Apparatur eingeführt.Example 1: A glass tube with a length of 1.50 m and a clear width of 60 mm is cut to a length of 90 cm with 1 to 2 cm pieces of KOH and to a length of 60 cm filled with Raschig rings (10 x 10 mm). The KOH pieces are from the Raschig rings separated by a wire mesh of 1 mm mesh size. The gas to be dried is with a dew point of + 29 ° C, which corresponds to a water content of 29 g / m3, at the bottom Inserted into the apparatus at the end of the tower.

Bei einer Luftmenge von 700 l/h, entsprechend einer auf das Leer-Rohr bezogenen Strömungsgeschwindigkeit von 6 cm/sec, resultiert am oberen Ende des Turmes (bei (5)) Luft mit einem Taupunkt von-41° C, entsprechend einem Wassergehalt des Gases von 0,1 g/m3, Die abfließende klare Lauge (bei (6)) enthält 17 % KOH. Eine zu dieser Konzentration im Gleichgewicht stehende Gasphase hat einen Wassergehalt von etwa 29 g/m). An der Trennfläche zwischen Raschig-Ringen und KOH-StUcken werden Laugen-und Gasproben gezogen (bei (7)) bzw. (8)). Die von den Schmelzstücken abtropfende Lauge enthält 60 % KOH* Das Gas hat an dieser Stelle einen Wassergehalt von 1, 8 g/m3.With an air volume of 700 l / h, corresponding to one on the empty pipe related flow rate of 6 cm / sec, results at the upper end of the tower (at (5)) Air with a dew point of -41 ° C, corresponding to a water content of Gas of 0.1 g / m3, the clear liquor flowing out (at (6)) contains 17% KOH. One The gas phase in equilibrium at this concentration has a water content of about 29 g / m). At the interface between Raschig rings and KOH pieces Lye and gas samples taken (at (7)) and (8)). The one that drips off the melted pieces Lye contains 60% KOH * The gas has a water content of 1.8 at this point g / m3.

Durch die Trocknung mit KOH-Lauge kann also feuchtes Gas mit beispielsweise 29 g H20/m3 bis auf einen Feuchtigkeitsgrad von 1,8 g/m3 vorgetrocknet werden, d. h. daB-90 G der Feuchtigkeit des Gases von der Lauge aufgenommen werden.By drying with KOH lye, moist gas can be mixed with, for example 29 g H20 / m3 are pre-dried to a moisture level of 1.8 g / m3, d. H. that 90 g of the moisture in the gas is absorbed by the lye.

Beispiel 2 : Bei Steigerung der Luftmenge auf 1800 1/h unter sonst gleichbleibenden Bedingungen, steigt der Taupunkt des austretenden Gases auf -15° C an, während die Laugenkonzentration bei (6) auf 39 % KOH ansteigt. Die Verweilzeit in Raschigring-und Schmelzschicht war also zu kurz, d. ho die Feuchtigkeit konnte von der Lauge und Schmelze nicht optimal aufgenommen werden.Example 2: When increasing the air volume to 1800 1 / h below otherwise consistent Conditions, the dew point of the exiting gas rises to -15 ° C, while the Lye concentration in (6) increases to 39% KOH. The residence time in Raschigring and So the enamel layer was too short, i. ho the moisture could from the lye and Melt cannot be optimally absorbed.

Nach kurzer Laufzeit bildet sich in der oberen und unteren Zone ein weißer Belag, der sich nach mehreren Stunden derart verdichtet, daB im Gaseintritt (4) der Druck ansteigt. Der C02-Gehalt der Luft hat zu einem Carbonat-Niederschlag geführt, da infolge der angestiegenen Laugenkonzentration in der unteren Zone das Löslichkeitsprodukt des K2C03 überschritten wird.After a short period of time, it forms in the upper and lower zones white coating that thickens after several hours to such an extent that it enters the gas (4) the pressure increases. The C02 content of the air results in a carbonate precipitate led, because as a result of the increased alkali concentration in the lower zone the Solubility product of K2C03 is exceeded.

Nachdem die Luftmenge wieder auf 700 1/h reduziert ist, löst sich in der unteren Zone der Carbonatniederschlag teilweise wieder auf. Die Lauge (bei (6)) wird infolge der erhöhten Verweilzeit des feuchten Gases in der unteren Zone wieder auf ca. 17 % verdUnnt e Beispiel 3 : Anstatt mit KOH wird der Trockenturm mit einem Gemisch aus NaOH/KOH-StUcken gefullt.After the air volume has been reduced to 700 l / h again, it dissolves in the lower zone the carbonate precipitate partially rises again. The lye (at (6)) is due to the increased residence time of the moist gas in the lower zone diluted again to approx. 17%. Example 3: Instead of using KOH, the drying tower is filled with a mixture of NaOH / KOH pieces.

Bei einer Luftmenge von 700 lAp deren Taupunkt vor Eintritt ebenfalls +29° C = 29 g H20/m beträgt, resultiert am Kopf der Trockenkolonne (bei (5)) Luft mit einem Taupunkt von 4-1° 0 = 0, 1 g HpO/nr. Die abfließende klare Lauge hat einen Gehalt von 17, 5 % NaOH/ KOH.With an air volume of 700 lAp, the same applies to the dew point before entry + 29 ° C = 29 g H20 / m, the result at the top of the drying column (at (5)) is air with a dew point of 4-1 ° 0 = 0.1 g HpO / nr. The clear lye that runs off has a Content of 17.5% NaOH / KOH.

Der Übergang vom festen in den flUssigen Zustand gew schieht bei dem NaOH/KOH-Gemisch nicht mehr so scharf wie bei KOH-StUcken, da der NaOHAnteil Uber mehrere Hydratstufen schmilzt.The transition from the solid to the liquid state takes place in this NaOH / KOH mixture is no longer as sharp as with KOH pieces, since the NaOH content is over melts several hydrate stages.

Die abtropfende Lauge enthält ca. 55 % NaOH/KOH. Die Luft hat an dieser Stelle einen Taupunkt von-7° C = 2, 6 g H20/m3.The lye that drips off contains approx. 55% NaOH / KOH. The air has at this Set a dew point of -7 ° C = 2.6 g H20 / m3.

Durch eine Trocknung mit NaOH/KOH-Lauge kann man ein feuchtes Gas mit z.B. 29 g/m3 auf einen Taupunkt von -7° C = 2,6 g H2O/m3 vortrocknen, was einer Trocknung des Gases von über 90 % entspricht, Beispiel 4 : Bei Steigerung der Luftmenge auf 1800 l/h unter sonst gleichbleibenden Bedingungen wie im Beispiel 3, steigt der Taupunkt des austretenden Gases auf-13° C, während die abflieBende Laugenkonzentration auf 40,5 % NaOH/KOH ansteigt.A moist gas can be produced by drying with NaOH / KOH lye with e.g. 29 g / m3 to a dew point of -7 ° C = 2.6 g H2O / m3, which is a Drying of the gas by over 90% corresponds, Example 4: With an increase in the amount of air to 1800 l / h under otherwise unchanged conditions as in Example 3, increases the dew point of the escaping gas to -13 ° C, while the draining alkali concentration increases to 40.5% NaOH / KOH.

Die Verweilzeit für den Feuchtigkeitsaustausch war auch hier zu kurz. Nach einigen Stunden Laufzeit bildete sich ein Carbonat-Niederschlag in der unteren und oberen Zone.The dwell time for the moisture exchange was too short here too. After a few hours of running, a carbonate precipitate formed in the lower one and upper zone.

Der Strömungsdruck bei (4) steigt an.The flow pressure at (4) increases.

Auch hier ist die TauOenkonzentration so hoch, daB die C02-Verunreinigung sich nicht quantitativ in der Lauge lest, Bei Reduzierung der Luftmenge auf 700 1/h konnte durch verdünnte Lauge der Niederschlag teilweise gelöst werden.Here, too, the TauOen concentration is so high that the C02 contamination cannot be quantitatively read in the lye, when reducing the air volume to 700 1 / h, the precipitate could be partially dissolved by dilute lye.

Beispiel : Unter gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 und 3 wird der Trockenturm mit NaOH-Stücken gefUlltO Bei einer Luftmenge von 700 1/h resultier. Gasaustritt ebenfalls Luft mit einem Taupunkt von-41 oCe Die abfließende Lauge +ält 16, 5 % NaOH, wa@@benfalls Beispiel 1 und 3 ents richt. Sie ist schwach getrübt, da die Na2Cp3-Loslichkeit im NaOH schlechter als die KpCO-Löslichkeit in KOH ist und das Löslichkeitsprodukt des Na2C0, bereits überschritten ist.Example: Under the same conditions as in example 1 and 3, the drying tower is filled with pieces of NaOH. The air flow rate is 700 l / h. Gas outlet also air with a dew point of -41 oCe The draining lye + elder 16.5% NaOH, wa @@ also examples 1 and 3 correspond. She is weakly clouded because the Na2Cp3 solubility in NaOH worse than the KpCO solubility is in KOH and the solubility product of Na2C0 has already been exceeded.

Der Sclmelzpunkt der NaOH zieht sich iiber einen breiten Bereich hin und die Lauge läuft als ca. 50, oige Natronlauge ab. Die Luft hat an der Stelle (8) einen Taupunkt von -1,5° C, das entspricht einer Feuchtigkeit von ca.The melting point of the NaOH extends over a wide range and the lye runs off as approx. 50% sodium hydroxide solution. The air has in the place (8) a dew point of -1.5 ° C, which corresponds to a humidity of approx.

4 g HO/m.4 g HO / m.

Durch die Trocknung mit NaOH-Lauge kann man feuchtes Gas mit beispielsweise 29 g H20/m3 auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 4 g H0/m3 bringen, was einer Vortrocknung von mehr als 80 % entspricht.By drying with NaOH lye you can wet gas with for example Bring 29 g H20 / m3 to a moisture content of 4 g H0 / m3, which means pre-drying of more than 80%.

Beispiel 6 : ? ei Steis-erung der Luftmenge auf 1800 l/h unter sonst gleichbleibenden Bedinsungen wie in Beispiel 2 und 4, sinkt der Taupunktdesaustr'....'CaseEauf-'35°C ab, während die abflieBende Lauge auf 40 @ @@OH ansteigt.Example 6:? If the air volume increases to 1800 l / h below otherwise With constant conditions as in example 2 and 4, the dew point desaustr '....' CaseE to -'35 ° C while the draining liquor rises to 40 @ @@ OH.

Die verkürzte Verweilzeit reicht auch hier nicht zur maximale Trocknung des Gases aus.Here, too, the shortened dwell time is not sufficient for maximum drying of the gas.

Aufgrund zu hoher Laugenkonzentration in der unteren Zone löst sich das CO2 nicht im NaOH und fällt als Na2CO3 aus. Im Gaseintritt steigt der Druck ebenfalls an.Due to too high a concentration of lye in the lower zone it dissolves the CO2 is not in the NaOH and precipitates as Na2CO3. The pressure increases in the gas inlet also on.

Obwohl die Luftmenge auf 700 l/h reduziert wird und nach kurzer Zeit die Lauge verdünnt abfließt, lösen sich kaum merkliche Mengen des I. iederschlap'es wieder auf.Although the air volume is reduced to 700 l / h and after a short time If the lye flows off in diluted form, hardly any noticeable amounts of the I. iederschlap'es dissolve back on.

Die Beispiele 2,4 und 6 sollen zeigen, daB sich aufgrund zu hoher Laugenkohzentration, bedingt durch zu kurze Verweilzeiten oder zu trockene Gase, der Trockenturm durch Salzbildung zusetzen kann.Examples 2, 4 and 6 are intended to show that due to excessively high Caustic concentration, caused by too short residence times or too dry gases, the drying tower can clog due to salt formation.

Claims

P a t e n t a n s p r u c h: Process for drying gases with Alkali hydroxides, characterized in that the gases from below through a Tower lets flow, its upper zone with granular alkali hydroxide and its lower Zone is provided with fillers so that the, possibly additionally moistened, Gas initially with the from the upper zone over the packing after some operating time Dripping concentrated alkali lye comes into contact.

L e r s e i t e